Диффузия, термодиффузия, теплопроводность

При одновременном протекании двух явлений они, налагаясь друг на друга, вызовут появление новых эффектов. При наложении теплопроводности и электропроводности появляется термоэлектричество, при наложении диффузии и теплопроводности появляется термодиффузия и т. д. [c.235]

Явления диффузии и теплопроводности. Термодиффузия [c.229]

Опыт показывает, что если два или более явлений переноса протекают в системе одновременно, то появляются новые эффекты. При наличии теплопроводности и электропроводности возникает термоэлектричество, диффузия и теплопроводность вызывают термодиффузию. [c.230]

Гораздо более интересен случай неизотермической смеси. При этом имеются две причины появления конвективной силы — неоднородности температуры и концентрации, а также два диссипативных механизма — теплопроводность и диффузия. Это приводит к появлению качественно новых эффектов. В отличие от чистой среды, равновесие смеси может оказаться неустойчивым относительно колебательных возмущений. Конкуренция диффузии и теплопроводности приводит к неожиданному результату при определенных условиях оказываются конвективно неустойчивыми такие состояния равновесия, при которых градиент плотности направлен вниз (внизу среда более плотная). Явления сильно осложняются перекрестными кинетическими эффектами — термодиффузией и диффузионной теплопроводностью. [c.217]

Теперь видно, что для характеристики растворов удобно ввести некоторую эффективную теплопроводность х фф, которая является определенной комбинацией коэффициентов диффузии, термодиффузии и теплопроводности и равна [c.147]

Рис. 140. Схема простейшей установки для реализации явлений диффузии, термодиффузии и теплопроводности

Вместо того чтобы рассматривать какую-либо конкретную реализацию этих процессов в лабораторной системе в целом, включая все ее геометрические особенности, условия на границах и т.д., мы рассмотрим маленький кусочек этой системы, такой, чтобы отличие значений локальных термодинамических параметров на его границах можно было бы считать малыми величинами, а сами процессы переноса однородными (и направленными вдоль условной оси х). Для этого представим себе, что этот кусочек играет роль капилляра (или пористой перегородки ), о котором говорилось в пункте г) первого параграфа, и соединяет два наполненных исследуемым газом термостата Т а Т с несовпадающими температурами в и в = в +Дв и значениями плотности газа п и п = п +Дп. В этих условиях в интересующем нас элементе (заштрихованном на рис. 140) возникают потоки числа частиц 7лг и переносимой частицами газа энергии Je, которые обычно связываются с экспериментально устанавливаемыми коэффициентами диффузии В, термодиффузии ) , теплопроводности к и диффузионного переноса тепла х [c.212]

Коэффициенты Lik называются феноменологическими коэффициентами. Коэффициенты Ь.ц могут представлять собой теплопроводность, электропроводность, коэффициент химической проводимости , в то время как коэффициенты Ьц. (г ф к) характеризуют взаимодействие двух необратимых процессов i и к. Если двумя необратимыми процессами являются теплопроводность и диффузия, то коэффициент (в следующем разделе будет доказано, что Ец, = Lti) связан с термодиффузией, т.е. с возникновением градиента концентрации в первоначально однородной смеси под действием градиента температуры. В этой главе мы будем заниматься общими свойствами таких коэффициентов взаимодействия . Но сперва рассмотрим некоторые ограничения, накладываемые на свойства этих коэффициентов вторым законом термодинамики. [c.62]

Объектом термодинамического рассмотрения в этой главе будут, разумеется, лишь обратимые гальванические элементы. Подчеркнем еще раз, что под обратимым элементом имеется в виду такой гальванический элемент, в котором при изменении тока на противоположное на электродах происходят химические реакции, обратные реакциям, происходящим при протекании тока в прежнем направлении понятно, что условием обратимости процесса в гальваническом элементе является также отсутствие диффузии, теплопроводности, термодиффузии. [c.221]

Задавшись потенциальной функцией, можно вывести теоретическое соотношение для различных свойств газов и их смесей коэффициентов вязкости, теплопроводности, диффузии и термодиффузии. [c.14]

Из приведенных выражений видно, что зависимость коэффициентов переноса от температуры в строгой теории та же, что и установленная в 1.5 из элементарных кинетических соображений. Коэффициенты вязкости и теплопроводности чистого газа определяются в первом приближении достаточно точно. Хуже определяются эти коэффициенты для смеси. Еще хуже определяются коэффициенты диффузии и особенно термодиффузии. [c.152]

Кинетические коэффициенты (вя. шость, теплопроводность, коэффициенты диффузии и термодиффузии) определяются столкновениями частиц. Часто для характеристики эффектов, обусловленных столкновениями, используются понятия частоты столкновений частиц и длины свободного пробега. [c.76]

Рассмотрим более подробно возможности корпускулярных моделей. В настоящее время наиболее полно изучены свойства газов и их смесей. Современная молекулярно-кинетическая теория позволяет довольно надежно рассчитывать теплопроводность, вязкость, молекулярную диффузию, коэффициент термодиффузии и другие физические свойства газовых смесей. [c.9]

Таким образом, диффузионный поток вещества возникает в смеси не только при наличии градиента концентрации (диффузия), но и при наличии градиента температуры (термодиффузия). В свою очередь, тепловой поток обусловлен как градиентом температуры (теплопроводность), так и градиентом концентрации (так называемая диффузионная теплопроводность) ). [c.219]

Здесь — коэффициенты теплопроводности, электропроводности и др., в то время как коэффициенты при к характеризуют взаимодействие двух необратимых процессов. Если двумя необратимыми процессами являются теплопроводность и диффузия, то коэффициенты связаны с термодиффузией, т. е. с возникновением градиента концентрации под действием градиента температуры и с противоположным эффектом возникновения градиента температуры под действием градиента концентрации. Из положительности квадратичной формы [c.173]

Если пренебречь термодиффузией (кт — О, Q = 0), то из уравнения (16) получим дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье с источником тепла. Дифференциальное уравнение диффузии массы (15) аналогично дифференциальному уравнению теплопроводности Фурье. Поэтому все решения, полученные для нестационарных задач теплопроводности, можно применять к расчетам нестационарной диффузии массы. [c.24]

Примеры П. п. в непрерывной системе (гомогенной смеси жидкостей или газов) — термодиффузия, в к-рой поток вещества вызван градиентом темп-ры, и Дюфура эффект, в к-ром поток тепла вызван градиентом концентрации (или хим. потенциала). Термодиффузия и эффект Дюфура представляют собой надагающие-с я процессы по отношению к диффузии и теплопроводности, к-рые являются прямыми процессами. [c.559]

При заданном градиенте температуры в растворе автоматически возникает градиент концентрации. Поэтому, как мы видели в 24, возникающий при этом поток тепла в растворе в стационарных условиях определяется некоторой комбинацией из коэффициентов диффузии, термодиффузии и теплопроводности (Иэфф). которую мы назвали [c.156]

Увеличение скорости летательных аппаратов сопровождается физико-химическими процессами — возбуждением вращательных и колебательных степеней свободы молекул при Лioo=5- 7, диссоциацией (Л1оо = 7ч-15), ионизацией и излучением (Л ,>15-4-20). Учет этих факторов при рассмотрении течений вязкого теплопроводного химически реагирующего газа приводит к существенному усложнению задачи. Свойства газа являются существенно неоднородными. Коэффициенты переноса (вязкость, теплопроводность, диффузия, термодиффузия) зависят от давления, температуры, состава газа, размеров молекул и характера их взаимодействия. [c.87]

В реагирующей смеси газрв неупругие столкновения приводят к изменению кинетических коэффициентов. Влияние неупругих столкновений на коэффициенты переноса (вязкости, теплопроводности, диффузии, термодиффузии с учетом химических реакций) приведено в работе [12]. Ниже даются феноменологические уравнения движения вязкого теплопроводного, химически реагирующего газа и выражения для кинетических коэффициентов, полученных из кинетических уравнений. [c.87]

Коэффициенты Z., в этом линейном законе называются феноменологическими, или кинетическими, коэффициентами. Причем диагональные коэффициенты La определяют прямые явления переноса, а недиагональные коэффициенты Lik, непрерывно связанные с прямыми, — перекрестные или сопряженные процессы. Так, по закону теплопроводности Фурье (1.20) градиент температуры вызывает поток тепла (L,i = L = x) по закону Фика градиент концентрации вызывает диффузию /=—Dgrad , L=D по закону Ома градиент потенциала вызывает ток / = —а grad ф, L = o и т. д. Наряду с этими прямыми процессами переноса возникают и сопряженные с ними процессы. Например, при существовании градиента температуры кроме переноса тепла может происходить и перенос массы (термодиффузия). Такие перекрестные процессы характеризуются недиагональными коэффициентами Lik- Так, плотность потока массы 1 при наличии градиента концентрации и градиента температуры равна [c.14]

Таким образом, термодиффузконный поток компонента связан-с коэффициентом теплопроводности, а не диффузии. Знак коэффициентов, характеризующих термодиффузию Вт, Кг, ат, st, условен. Обычно если компонент, обозначенный первым, концентрируется в более горячей области, то соответствующий коэффициент считается положительным. Направление термодиффузионного переноса вдали от критической точки в существенной степени будет определяться знаком производной т. е, тепловыми эф- [c.233]

Коэффициенты вязкости, диффузии, теплопроводности и термодиффузии для реагирующих газов в указанном приближении могут быть найдены из уравнения (3.4.33). Однако в правую часть этого уравнения входит еще плотность вероятности упругого взаимодействия при столкновеьии частиц аир. [c.112]

Пример 2. Возьмем N нестационарных неизометрических движений вязких сжимаемых жидкостей, приближающихся по своим физическим свойствам к идеальному газу. Предположим, что источники массы и энергии в жидкостях отсутствуют, а величина теплового эквивалента кинетической энергии движущихся жидкостей пренебрежимо мала по сравнению с их внутренней энергией. Допустим, далее, что работы объемных сил и сил трения можно не учитывать и перенос лучистой энергии, диффузионная теплопроводность, диффузия и термодиффузия не имеют места. [c.129]

Широко известны взаимосвязь явлений теплообмена и массообмена, взаимное влияние их друг на друга. А. В. Лыков [Л. 84] давно показал, что перенос тепла и вещества, строго говоря, нельзя рассматривать отдельно, независимо друг от друга, а только в их взаимосвязи. Известно, например, что концентрационная изотермическая диффузия в газовой смеси вызывает перенос тепла и образование температурного градиента (эффект Дюфо). Обратно, перенос тепла теплопроводностью в газовой смеси вызывает перенос вещества (термодиффузия или эффект Соре [Л. 910]). [c.242]

Из уравнения (1-1-15) следует, что поток массы вещества 1т (/2 = /т) определяется не только действием прямой термодинамической силы (концентрационная диффузия), но и действием силы Х (термодиффузия, или эффект Соре). Аналогично перенос энергии (тепла) происходит путем теплопроводности (прямой эффект) и в результате диффузии раство ренного вещества (эффект Дюфо). Коэффициент пропорционален коэффициенту теплопроводности, а коэффициент L22 — коэффициенту диффузии. Согласно принципу взаимности перекрестные коэффициенты, устанавливающие взаимосвязь потоков энергии и вещества, равны между собой [c.9]

В еизотермнческой смеси химически реагирующих газов, помимо молекулярной теплопроводности и термодиффузии, значительное количество тепла передается в виде химической энтальпии диффузией. Практически влиянием термодиффузионного члена можно пренебречь. Тогда тепловой поток реагирующей многокомпонентной смеси можно представить в виде суммы [c.143]

Хлор, коэффициенг диффузии 641, 644, 648 —, — термодиффузии 664 —, теплопроводность 520 —, термодинамические свойства на линии насыщения 516 —,--при различных температурах и делениях 516—520 Хлорбензол, вязкость 403 —, давление насыщенного пара 402 —, коэффшщент диффузии 644 —, плотность 403 —, поверхностное натяжение 403 [c.720]

Понятно, что одни и те же потоки могут быть вызваны самыми разнообразными термодинамическими силами. Так, например, такие различные термодинамические силы, как градиент концентрации и градиент температуры могут вызвать как поток вещества (обычная диффузия и термодиффузия), так и тепловой поток (эффект Дюфора и теплопроводность). В общем случае эти потоки накладываются друг на друга и взаимодействуют друг с другом. Следовательно, между потоками и термодинамическими силами должны существовать соотношения вида [c.49]

Общая задача вычисления коэффициентов переноса для газовых смесей может быть решена способом, аналогичным тому, который применялся для простого газа [8—10]. Дополнительно к вязкости и теплопроводности возникают два новых явления переноса, а именно диффузия и термодиффузия средняя скорость отдельных компонентов, вообще говоря, отличается от массовой скорости смеси, и оказывается, что разность, представляющая собой скорость диффузии, содержит члены, пропорциональные градиенту концентрации, градиенту давления, разности между внешними силами, действующими на различные молекулярные компоненты, и градиенту температуры. Первые три члена соответствуют обычной диффузии, а четвертый — термодиффузии. Термодиффузия была впервые предсказана Энскогом[41] и Чепменом [6] на чисто теоретической основе и подтверждена экспериментально Чепменом и Дутсоном [42]. Она выпала из поля зрения предыдунхих исследователей по той причине, что для максвелловских молекул коэффициент термодиффузии в точности равен нулю. [c.292]

Здесь V и X - коэффшщенты кинематической вязкости и температуропроводности смеси D - коэффициент диффузии а — параметр термодиффузии N - термодинамический параметр, определяюший эффект диффузионной теплопроводности. Все характеристики среды предполагаются постоянными, соответствующими средним температуре и концентрации. [c.127]

Рассмотрим теперь задачу устойчивости конвективного течения бинарной смеси в другой постановке [32]. В отличие от задачи предьщущего параграфа, вертикальный градиент концентрации теперь отсутствует, но имеется горизонтальный градиент, обусловленный эффектом термо диффузии эффектом диффузионной теплопроводности будем пренебрегать. В случае нормальной термодиффузии поток легкой компоненты направлен в сторону нагретой границы, что приводит к увеличению подьемной силы. В случае же аномальной термодиффузии легкая компонента диффундирует в сторону холодной границы, что уменьшает подъемную силу при определенном значении параметра термодлффузии возможно механическое равновесие. [c.137]

Термин молекулярный диффузионный перенос охватывает явления диффузии, теплопроводности, термодиффузии и вязкости. Эти явления описываются некоторыми частями уравнений сохранения массы, количества движения и тепла, приведенных в предыдущем параграфе (см. уравнения (2.1.57)-(2.1.60)). В каждое из этих уравнений входит дивергенция потока некоторой величины, связанной, хотя бы и неявно, с градиентами термогидродинамических параметров (так называемыми термодинамическими силами). Существуют два способа получения линейных связей определяющга соотношений) между этими потоками и сопряженными им термодинамическими силами, основывающихся на макроскопическом (феноменологическом) и кинетическом подходах. Кинетический подход связан с решением системы обобщенных уравнений Больцмана для многокомпонентной газовой смеси и до конца разработан только для газов умеренной плотности, когда известен потенциал взаимодействия между элементарными частицами (см., например, Чепмен, Каулинг, 1960 Ферцигер, Капер, 1976 Маров, Колесниченко, 1987)). Феноменологический подход, основанный на применении законов механики сплошной среды и неравновесной термодинамики к макроскопическому объему смеси, не связан с постулированием конкретной микроскопической модели взаимодействия частиц и годится для широкого класса сред. В рамках феноменологического подхода явный вид кинетических коэффициентов (коэффициентов при градиентах термогидродинамических параметров в определяющих соотношениях) не расшифровывается, однако их физический смысл часто может быть выяснен (например, для разреженных газов) в рамках молекулярно-кинетической теории Маров, Колесниченко, 1987) [c.85]

Вывод обобщенных соотношений Стефана-Максвелла для многокомпонентной диффузии позволяет также получить очень важные алгебраические уравнения для расчета многокомпонентных коэффициентов диффузии через бинарные коэффициенты диффузии формулы, связывающие термодиффузионные отношения с коэффициентами термодиффузии и многокомпонентной диффузии смеси формулы, связывающие истинный и парциальный коэффициенты теплопроводности. Все найденные (феноменологически) формулы по структуре полностью тождественны выражениям, полученным в рамках первого приближения метода Чепмена-Энскога в кинетической теории многокомпонентных смесей одноатомных газов (сопоставление проведено с результатами, представленными в уникальной книге Ферцигера и Капера). Однако, в отличие от газокинетического подхода (до конца разработанного только для газов умеренной плотности, когда известен потенциал взаимодействия между частицами газа), феноменологический подход не связан с постулированием конкретной микроскопической модели среды и потому полученные здесь результаты носят универсальный характер, т.е. пригодны для описания широкого класса сред, например, многоатомных газовых смесей (что важно для аэрономических приложений), плотных газов, жидких растворов и т.п. [c.113]

Гиршфельдер и др., 1961)). Однако асимметрия коэффициентов / дрие согласуется с фундаментальным соотношением взаимности Онзагера в неравновесной термодинамике (см. 2.2), хотя такое согласование имеет принципиальное значение при моделировании процессов тепло- и массопереноса в реальной многоатомной, химически активной смеси атмосферных газов Куртисс, 1968). Между тем, как отмечалось в Гл. 2, для этих целей часто некритично используются результаты, полученные методами кинетической теории одноатомных нереагирующих газов. По этим причинам полезно более подробно рассмотреть процессы диффузионного переноса в стратифицированной атмосфере. Термин диффузионный перенос охватывает здесь явления диффузии, теплопроводности и термодиффузии. [c.236]

Первое слагаемое в (25.16) обязано явлениям диффузии и термодиффузии. Среднее время соударений примесей с фононам/1 и ротонами мало зависит от концентрации, поэтому вклад первого члена в и фф возрастает с уменьшением концентрации с по закону 1/с. Что касается температурной зависимости первого слагаемого, то благодаря быстрому убыванию энтропии с понижением температуры величина его быстро убывает. Наоборот, второе слагаемое (и), как мы указывали, растет с убыванием температуры. Поэтому эффективная теплопроводность (Иэфф) имеет характерный минимум, который хорошо виден на приведенном в [31] рисунке. [c.157]

В частности, для таких медленных процессов, как диффузия, теплопроводность, термодиффузия, медленные химические реакции, можно считать, что механическое равновесие, по При-гожину, устанавливается к моменту начала этих процессов. Разумеется, это положение носит приближенный характер и выполняется тем точнее, чем медленнее развивается исследуемый процесс. [c.27]

Задача 55. Рассчитать коэффициенты диффузии О, термодиффузии Вв, теплопроводности X и. диффузионного переноса тепла к легкой компоненты, считая, что аолкновения чааиц можно аппроксимировать моделью упругих шаров заданного радиуса. [c.432]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...